Ein Regierungsprogramm hofft, kritische Mineralien unter unseren Füßen zu finden

In einer abgelegenen, stark bewaldeten Region im Norden von Maine wurde eine entscheidende Ressource im Kampf gegen den Klimawandel unter den Bäumen versteckt. Im November gaben Wissenschaftler des US Geological Survey (USGS) die Entdeckung von Gesteinen in der Nähe von Mount Pennington bekannt, die reich an Seltenerdelementen sind. Seltene Erden, eine Kategorie von Metallen, die eine wesentliche Rolle in Technologien spielen, die von Smartphones über Windkraftanlagen bis hin zu Elektrofahrzeugmotoren reichen, werden derzeit nur an einem Ort in den Vereinigten Staaten abgebaut. Jetzt sagen Forscher, dass ein Standort, der seit Jahrzehnten geologisch übersehen wird, auf der nächsten großen Lagerstätte von ihnen sitzen könnte, obwohl eine gründlichere Untersuchung erforderlich wäre, um dies zu bestätigen.

Während die US-Regierung sich Sorgen über die Knappheit von Metallen und Mineralien macht, die benötigt werden, um von fossilen Brennstoffen wegzukommen, fehlt ihr auch das grundlegende geologische Wissen, das erforderlich ist, um zu sagen, wo sich viele dieser Ressourcen befinden. Weniger als 40 Prozent des Landes wurden ausreichend detailliert kartiert, um die Entdeckung neuer Mineralvorkommen zu unterstützen, was den Plan der Biden-Regierung behindert, den heimischen Abbau von Energieübergangsmetallen wie seltenen Erden und Lithium, einem wesentlichen Bestandteil von Batterien für Elektrofahrzeuge, zu fördern. Aber die Regierung und der Kongress versuchen, die Karten auszufüllen und die Mittel für die USGS Earth Mapping Resource Initiative oder Earth MRI zu erhöhen.

Earth MRI, eine Partnerschaft zwischen der Bundesregierung und staatlichen geologischen Diensten, wurde 2019 mit dem Ziel gegründet, Amerikas Wissen über seine „kritischen Mineralressourcen“ zu verbessern, eine Liste mit Dutzenden von Mineralien, die als lebenswichtig für Energie, Verteidigung und andere Sektoren gelten. Die Initiative wurde stillschweigend mit einer Finanzierung von etwa 11 Millionen US-Dollar pro Jahr bis 2022 durchgeführt, als das Erd-MRT durch das überparteiliche Infrastrukturgesetz von 2021 einen zusätzlichen Zufluss von 320 Millionen US-Dollar über fünf Jahre erhielt. Seitdem hat sich die Magnetresonanz der Erde beschleunigt , wobei die USGS Dutzende wichtiger neuer Mineralkartierungsbemühungen von Alaska bis zu den Great Plains startete.

Die USGS wird sowohl im Boden als auch in verlassenen Minen nach Mineralien suchen, wo möglicherweise wertvolle Metalle in Giftmüllhaufen liegen. Die von ihnen identifizierten Lagerstätten könnten von Bergbauunternehmen abgebaut werden, obwohl Experten sagen, dass Gesetzgeber und Aufsichtsbehörden die Vorteile des Bergbaus sorgfältig gegen seine sozialen und ökologischen Kosten abwägen müssen.

Im Moment, sagt Warren Day, Wissenschaftskoordinator für Erd-MRT, ist das Ziel, etwas zu erreichen, das noch nie zuvor erreicht wurde. „Niemand hat jemals alle kritischen Mineralien für die Nation kartiert“, sagte Day gegenüber Grist. “Das ist ein tolles Unternehmen.”

Tatsächlich ist der Prozess der Kartierung der Erde arbeitsintensiv und zeitaufwändig: Geologen müssen ins Feld gehen, um Beobachtungen und Standorte geologischer Merkmale wie Verwerfungen aufzuzeichnen, Messungen vorzunehmen und detaillierte Interpretationen einer Landschaft vorzunehmen. Diese Interpretationen könnten durch Laboranalysen von Boden- und Gesteinsproben sowie durch Flugzeuge und andere Fernerkundungsinstrumente gesammelte Daten ergänzt werden. Es kann mehrere Jahre dauern, bis Forscher all diese Informationen in einer Karte mit einer Auflösung von einem Zoll bis 2.000 Fuß zusammenfassen, dem Standardmaßstab, in dem staatliche geologische Untersuchungen arbeiten. Diese geologischen Karten charakterisieren die Erzlagerstätten nicht vollständig, um festzustellen, ob sie wirtschaftlich abgebaut werden können. Sie bieten jedoch oft einen Ausgangspunkt für private Unternehmen, um diese detailliertere Sondierungsarbeit durchzuführen.

„Unser Teil besteht darin, den geologischen Rahmen zu definieren, in dem die Ablagerungen auftreten könnten“, sagte Day. “Die Privatwirtschaft nimmt das und versucht, die Ressourcen zu definieren.”

Diese von der Industrie geführte Exploration kann einige zusätzliche Jahre dauern, danach kann es bis zu einem Jahrzehnt dauern, bis eine Mine genehmigt und gebaut wird, sagt Allan Restauro, Metall- und Bergbauanalyst bei der Energieberatung BloombergNEF. Die Diskrepanz zwischen der Zeit von der Exploration bis zum Abbau und dem erwarteten kurzfristigen Anstieg der Nachfrage nach Energieübergangsmetallen hat viele Experten zu der Vorhersage veranlasst, dass wir eine Verknappung von Ressourcen wie Lithium erleben werden. innerhalb des Jahrzehnts.

„Selbst wenn jetzt etwas entdeckt würde, könnte es bis weit nach 2030, wenn die Nachfrage in die Höhe geschossen ist, keine wirklich produzierende Mine sein“, sagte Restauro gegenüber Grist.

Um die Lücke zwischen der Entdeckung von Mineralien und der zukünftigen Nachfrage zu schließen, bemühen sich Erd-MRT-Wissenschaftler darum, so viele geologische Basisdaten wie möglich zu sammeln. Die Bundesregierung stellt private Unternehmen ein, um geophysikalische Untersuchungen aus der Luft durchzuführen – spezielle Instrumente über eine Region zu fliegen, um bestimmte Eigenschaften des Gesteins unter Ihren Füßen zu messen. Der Hauptansatz, den das USGS verwendet, die so genannte aeromagnetische Topographie, misst geringfügige Schwankungen im Magnetfeld der Erde, die sich auf die magnetischen Eigenschaften lokaler Gesteine ​​​​beziehen. In einigen Fällen führt die Agentur auch radiometrische Untersuchungen durch, die natürlich vorkommende radioaktive Emissionen von Gesteinen und Böden nachweisen, die Elemente wie Thorium und Uran enthalten. Diese Elemente können auf das Vorhandensein bestimmter Arten von interessanten Mineralien hindeuten: Thorium zum Beispiel wird häufig zusammen mit Seltenerdelementen gefunden.

Während die USGS Luftaufklärung durchführt, werden staatliche Geologen zur detaillierten Kartierung und Probenentnahme der Oberfläche ins Feld geschickt.

Earth MRI-Wissenschaftler haben mehr als 800 Fokusgebiete im ganzen Land identifiziert, Regionen mit zumindest einem gewissen Potenzial, kritische Mineralien zu beherbergen. Mit dem überparteilichen Infrastrukturgesetz, das das Gesamtbudget der Initiative von 2022 bis 2026 auf 74 Millionen US-Dollar jährlich erhöht, ist der Aufwand, sie alle zu untersuchen, „deutlich“ gestiegen, sagt Jim Faulds, Präsident der American Association of State Geologists. An Kartierungsprojekten beteiligen sich heute etwa doppelt so viele Staaten wie vor dem Gesetz, und einzelne Projekte erhalten dreimal so viele Mittel wie zuvor. Es wird erwartet, dass dies eine große Hilfe für westliche Staaten wie Nevada und Arizona ist, die nur ein Viertel oder ein Drittel des Landes detailliert kartiert haben und zu den vielversprechendsten Orten des Landes gehören, um energetische Übergangsmetalle zu finden

“Viele westliche Staaten sind reich an Mineralien”, sagte Faulds. “Aber wir wissen nicht unbedingt, wo diese Mineralien sind.”

Auch dort, wo bereits große Mineralvorkommen entdeckt wurden, verfügen wir nicht unbedingt über detaillierte Karten der Region. Dies ist der Fall im Thacker Pass-Gebiet nahe der Grenze zu Oregon, das einige der größten Lithiumressourcen Nordamerikas beherbergt, sowie in einem Gebiet im zentralen Westen von Nevada, das über große Lithiumvorkommen verfügt. Die von New Earth MRT finanzierten Vermessungsarbeiten in diesen Gebieten werden dazu beitragen, das volle Ausmaß dieser Ressourcen zu bestimmen, sagt Faulds, der das Nevada State Bureau of Mines and Geology leitet.

Im Osten der Vereinigten Staaten, wo einige Bundesstaaten relativ gut kartiert sind, gibt es noch Potenzial für neue Entdeckungen. Geologen hatten zum Beispiel keine Ahnung, dass das Pennington Mountain-Gebiet im Norden von Maine Gesteine ​​beherbergt, die reich an seltenen Erden sind: Earth MRI finanzierte ein Projekt in dem Gebiet, weil es zuvor nach Elementen wie Kupfer und Mangan abgebaut worden war, sagte Anji Shah. ein USGS-Geophysiker, der an der Studie mitgewirkt hat.

„Als wir das Gebiet auswählten, dachten wir an diese besonderen Bodenschätze“, sagte Shah. „Es war gerade, als wir es bekamen [airborne survey] Daten und wir bemerkten einige Anomalien, dass wir sagten: “Hey, das könnte reich an Seltenerdelementen sein.” Nachuntersuchungen im Feld und im Labor bestätigten nicht nur hohe Gehalte an Seltenen Erden, sondern auch an den verwendeten Mineralien Niob und Zirkonium. in Strahltriebwerkskomponenten und nuklearen Steuerstäben.

Entdeckungen wie diese könnten letztendlich zur Errichtung neuer Minen und neuer inländischer Lieferketten für kritische Mineralien führen, ein wichtiges politisches Ziel der Biden-Regierung. Aber wenn Unternehmen anfangen, diese Steine ​​aus dem Boden zu holen, muss die Verwaltung sorgfältig darüber nachdenken, wie sie ihre Klima- und nationalen Sicherheitsprioritäten mit den potenziellen Schäden des Bergbaus in Einklang bringen kann, die lokale Ökosysteme beeinträchtigen und Luft- und Wasserverschmutzung verursachen können. und verwandeln ländliche Gemeinschaften. Projekte, die nicht sorgfältig ausgewählt wurden, werden wahrscheinlich auf lokalen Widerstand stoßen, wie eine geplante Lithiummine in Thacker Pass zeigt, die vor kurzem trotz heftigen Widerstands von Naturschützern, einem örtlichen Rancher und Indianerstämmen mit dem Bau begonnen wurde

“Wir werden noch viel mehr Reservoirs entdecken” aus der Magnetresonanz der Erde, sagte Thea Riofrancos, Politikwissenschaftlerin am Providence College in Rhode Island, die die Schnittmenge von Rohstoffgewinnung und grüner Energie untersucht. Aber die Vorteile des Abbaus dieser Mineralien, sagte Riofrancos, „sollten nicht angenommen werden“.

Riofrancos möchte, dass die Regierung ganzheitlich über bessere und schlechtere Orte für den Bergbau nachdenkt und vielleicht Karten von Mineralvorkommen mit Karten kombiniert, die Biodiversität, Wasserressourcen, historisch marginalisierte Gemeinschaften und indigenes Land zeigen, wo ein großer Teil des heutigen Abbaus von Energiewendemetallen stattfindet. , Nach einer aktuellen Studie. (Day sagt, dass die USGS immer eine schriftliche Zustimmung von den Stämmen einholt, bevor sie Reservatsgebiete kartieren.) Die Berücksichtigung all dieser Faktoren bei der Entscheidung, wo neuer Bergbau zugelassen werden soll, wird dazu beitragen, dass der Schaden minimiert wird , sagt Riofrancos.

Einer der attraktivsten Orte für die Suche nach Energieübergangsmetallen könnten verlassene Bergbauflächen sein, die bereits degradiert wurden. Abfälle aus dem Kohlebergbau können beispielsweise mit Seltenen Erden angereichert werden; Wissenschaftler des Energieministeriums arbeiten derzeit daran, sie am besten zu extrahieren. Vor einigen Jahren entdeckten Shah und seine Kollegen, dass Bergbauabfälle in stillgelegten Eisenminen aus dem 19. und 20. Jahrhundert östlich der Adirondack Mountains in New York auch mit seltenen Erden angereichert sind, insbesondere den sogenannten schweren seltenen Erden, die mehr sind wirtschaftlich wertvoll.

Riofrancos sieht die Einbeziehung von Bergbauabfällen durch die USGS in ihre Kartierungsbemühungen als positives Zeichen. „Je industriell entwickelter ein Gebiet ist, desto weniger neue Schäden entstehen durch den Bergbau“, sagte er und fügte hinzu, dass es möglich sein könnte, neue Metalle aus Minenabfällen in Verbindung mit Umweltsanierungsbemühungen zu extrahieren.

Aber letztendlich sind es private Unternehmen, die auf der Grundlage der neuen Informationen, die die Regierung sammelt, entscheiden werden, welche Gebiete sie für einen potenziellen Bergbau weiter erkunden möchte. Und an diesem Punkt, sagt Faulds, „gibt es ein ziemlich großes Interesse auf ganzer Linie“ an den MRT-Daten der Erde.

„Ich würde sagen, die Unternehmen sind am Rande ihrer Sitze“, sagte er.

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